本發(fā)明涉及減振結構,特別是涉及一種形狀記憶聚合物填充多穩(wěn)態(tài)負泊松比結構減振器。
背景技術:
1、負泊松比材料作為一種新型功能材料,在受載時會呈現(xiàn)負泊松比效應,即在材料發(fā)生拉伸變形時,垂直于載荷的方向會發(fā)生側(cè)向膨脹;而在材料在發(fā)生壓縮變形時,垂直于載荷的方向會發(fā)生側(cè)向收縮。負泊松比材料的的拉脹變形特性使其具備了特殊的力學特性,材料的抗剪切性能顯著優(yōu)于抗拉壓性能。因此,負泊松比結構材料常用于減震器中作為吸能元件。
2、然而,負泊松比材料應用于減震器時存在以下技術缺陷:
3、1.與同等質(zhì)量的實體材料相比,負泊松比材料的剛度和強度更低,因此限制了負泊松比材料的應用范圍。
4、2.負泊松比材料結構在承載時的變形能力不足,且在卸載之后的形狀恢復能力較差。
5、有鑒于此,如何提供一種結構強度高、變形能力好的負泊松比減震器,是本領域技術人員亟需解決的問題。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種形狀記憶聚合物填充多穩(wěn)態(tài)負泊松比結構減振器,以解決現(xiàn)有技術存在的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供一種形狀記憶聚合物填充多穩(wěn)態(tài)負泊松比結構減振器,包括:
3、多個多穩(wěn)態(tài)結構外殼,為左右對稱結構,由負泊松比材料制成,其內(nèi)部限定出空腔,多個多穩(wěn)態(tài)結構外殼呈陣列式布置;
4、形狀記憶聚合物,設置于所述空腔內(nèi),所述形狀記憶聚合物由形狀記憶負泊松比聚合物制成。
5、進一步的,所述多穩(wěn)態(tài)結構外殼包括:
6、頂板;
7、雙穩(wěn)態(tài)曲梁,設置于頂板下方并通過連接板與頂板連接,所述雙穩(wěn)態(tài)曲梁為左右對稱結構,所述連接板處于對稱線上;
8、底座,設置于所述雙穩(wěn)態(tài)曲梁的下方,所述雙穩(wěn)態(tài)曲梁與底座之間圍成空腔。
9、進一步的,所述頂板厚度為4t,所述底座由底板和側(cè)板組成,底板的厚度為4t,側(cè)板的厚度為3t,所述雙穩(wěn)態(tài)曲梁的厚度為t,所述連接板的厚度為t。
10、進一步的,t=0.4mm。
11、進一步的,雙穩(wěn)態(tài)曲梁的平面曲線符合以下函數(shù):
12、
13、以雙穩(wěn)態(tài)曲梁的兩端點之間的連線為x軸,對稱線為y軸建立直角坐標系;在以上函數(shù)中,是雙穩(wěn)態(tài)曲梁沿y軸的高度,x是雙穩(wěn)態(tài)曲梁沿x軸的跨度,h是雙穩(wěn)態(tài)曲梁的跨中高度,l是雙穩(wěn)態(tài)曲梁的跨度。
14、進一步的,h為4?mm,l為40?mm。
15、進一步的,所述多穩(wěn)態(tài)結構外殼采用選擇性激光熔融制造,母材為ti6al4v粉末。
16、進一步的,所述形狀記憶聚合物為形狀記憶負泊松比聚氨酯泡沫。
17、本發(fā)明公開了以下技術效果:
18、1.多穩(wěn)態(tài)結構外殼內(nèi)具有空腔,空腔內(nèi)填充形狀記憶負泊松比聚合物制成的形狀記憶聚合物,能夠在保持負泊松比特性的同時提高結構整體的強度和剛度,從而擴展負泊松比材料在減振領域的適用范圍。
19、2.形狀記憶聚合物的添加有利于提高結構整體在承載時的變形能力,同時能夠基于形狀記憶聚合物的復原能力使結構在卸載之后恢復為初始形狀。
20、3.與常規(guī)的形狀記憶吸能材料相比,本發(fā)明還能夠利用負泊松比結構在承載和卸載時進一步壓縮和拉伸形狀記憶聚合物,從而提高結構整體的緩沖吸能特性。
1.一種形狀記憶聚合物填充多穩(wěn)態(tài)負泊松比結構減振器,其特征在于,包括:
2.根據(jù)權利要求1所述的一種形狀記憶聚合物填充多穩(wěn)態(tài)負泊松比結構減振器,其特征在于,所述多穩(wěn)態(tài)結構外殼(1)包括:
3.根據(jù)權利要求2所述的一種形狀記憶聚合物填充多穩(wěn)態(tài)負泊松比結構減振器,其特征在于,所述頂板(3)厚度為4t,所述底座(4)由底板和側(cè)板組成,底板的厚度為4t,側(cè)板的厚度為3t,所述雙穩(wěn)態(tài)曲梁(6)的厚度為t,所述連接板(5)的厚度為t。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種形狀記憶聚合物填充多穩(wěn)態(tài)負泊松比結構減振器,其特征在于,t=0.4?mm。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種形狀記憶聚合物填充多穩(wěn)態(tài)負泊松比結構減振器,其特征在于,雙穩(wěn)態(tài)曲梁(6)的平面曲線符合以下函數(shù):
6.根據(jù)權利要求5所述的一種形狀記憶聚合物填充多穩(wěn)態(tài)負泊松比結構減振器,其特征在于,h為4?mm,l為40?mm。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種形狀記憶聚合物填充多穩(wěn)態(tài)負泊松比結構減振器,其特征在于,所述多穩(wěn)態(tài)結構外殼(1)采用選擇性激光熔融制造,母材為ti6al4v粉末。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種形狀記憶聚合物填充多穩(wěn)態(tài)負泊松比結構減振器,其特征在于,所述形狀記憶聚合物(2)為形狀記憶負泊松比聚氨酯泡沫。